Дата публикации: 02 апреля 2020 г.

Кембриджский университет: выявление вирусов и бактерий может быть ускорено вычислительными методами

Новое международное исследование показало, как можно ускорить процесс различения вирусов и бактерий с помощью вычислительных методов.

Международная команда ученых возглавляемая исследователями из Эдинбургского университета  (University of Edinburgh) с коллегами из Кембриджского университета, Лондона, Словении и Китая, использовали комбинацию теоретических и экспериментальных методов для разработки стратегии выявления ДНК инфекционных заболеваний. Результаты опубликованы в  Proceedings of the National Academy of Sciences.

Нынешняя пандемия коронавируса подчеркивает необходимость быстрого и точного выявления инфекционных заболеваний. Важно отметить, что необходимо различать вирусные инфекции, такие как коронавирус, и бактериальные инфекции, связанные, например, с устойчивостью к противомикробным препаратам (AMR). Обычно это делается с помощью комплементарной последовательности, которая избирательно связывается с интересующим геном путем нацеливания на одну длинную последовательность ДНК, уникальную для патогена.

Тем не менее, исследователи полагают, что гораздо более высокой селективности можно достичь путем одновременного нацеливания на множество более коротких последовательностей, встречающихся с большей частотой в интересующем патогене, чем в ДНК других организмов, которые могут присутствовать в образцах пациентов.

«Этот подход использует феномен, называемый «многовалентность », и обширные численные расчеты, основанные на реальных последовательностях бактериальной и вирусной ДНК, показывают, что этот подход должен значительно превзойти ныне существующие», - сказал соавтор исследования профессор Эрика Эйзер (Erika Eiser) из Кавендишской лаборатории в Кембридже. «Даже если отдельные короткие последовательности связываются с ДНК-мишенью более слабо, чем отдельные длинные последовательности, сила многовалентного связывания возрастает гораздо быстрее, чем линейно с числом коротких последовательностей».

Другими словами, вместо разработки молекулярных зондов, которые прочно связываются с одним местом на целевой ДНК, исследователи должны интуитивно создавать зонды, которые слабо связываются по всей ДНК-мишени. Создание таких относительно коротких последовательностей зондов в настоящее время является стандартной процедурой, и последовательности можно заказать онлайн.

Экспериментальная часть проекта началась с экспериментов в Кембридже, показавших, что метод может работать в принципе на смеси вирусной ДНК и коллоидов, покрытых короткими комплементарными нитями. Затем началось моделирование, чтобы предсказать, какая комбинация последовательностей зондов даст наиболее высокую селективность.

Эта часть проекта до сих пор тестировалась только на компьютерных моделях. Следующим шагом является проведение экспериментов на реальных смесях вирусной и бактериальной ДНК.

«Эксперименты необходимы для проверки того, насколько хорошо это работает на практике, но это захватывающая работа, учитывая острую необходимость в быстрых и надежных методах выявления заболеваний, особенно тех, которые могут применяться в странах со слабой инфраструктурой здравоохранения», - сказала профессор Розалинда Аллен (Rosalind Allen) из университета Эдинбурга, которая руководила исследованиями.

Эта работа была выполнена до пандемии COVID-19. Однако текущая чрезвычайная ситуация свидетельствует о необходимости применения надежных и высокоселективных методов для быстрой идентификации конкретных вирусов, особенно в «низкотехнологичных» средах.

Источник: cam.ac.uk

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →